EP2080647A2 - Schienenfahreinrichtung - Google Patents

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EP2080647A2
EP2080647A2 EP20080018454 EP08018454A EP2080647A2 EP 2080647 A2 EP2080647 A2 EP 2080647A2 EP 20080018454 EP20080018454 EP 20080018454 EP 08018454 A EP08018454 A EP 08018454A EP 2080647 A2 EP2080647 A2 EP 2080647A2
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EP
European Patent Office
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driving device
rail
electric motor
rail driving
axle tube
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20080018454
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Peters
Carlo Struß
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HILTON KOMMUNAL GMBH
Original Assignee
Sbz Schorling-Brock Zweiwegetechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102008029206A external-priority patent/DE102008029206A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60F—VEHICLES FOR USE BOTH ON RAIL AND ON ROAD; AMPHIBIOUS OR LIKE VEHICLES; CONVERTIBLE VEHICLES
    • B60F1/00—Vehicles for use both on rail and on road; Conversions therefor
    • B60F1/04—Vehicles for use both on rail and on road; Conversions therefor with rail and road wheels on different axles
    • B60F1/043—Vehicles comprising own propelling units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/44—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with hollow transmission shaft concentric with wheel axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/02—Types of bogies with more than one axle
    • B61F3/04—Types of bogies with more than one axle with driven axles or wheels

Definitions

  • the invention relates to a rail driving device with rail wheels for a vehicle, preferably for a two-way vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • Two-way vehicles also referred to as multi-way vehicles, are vehicles that can run both on the road and on tracks.
  • Vehicles of the aforementioned type are usually provided with special bodies construction, repair and maintenance vehicles.
  • the drive of the two chassis consists of a central electric power supply unit, an electronic control and at least one electric motor for each of the two chassis.
  • the electric power provided by the central electric power unit passes via the electronic control to at least one electric motor, which is present on one of the two running gears and realizes its drive, these electric motors can be independently supplied with electrical energy and electronically controlled.
  • the electric motors are arranged here on the driven chassis axle.
  • the invention is therefore based on the object, the rail vehicle of a vehicle, preferably a two-way vehicle, with at least one electric motor to further develop such that the protection of the electric motor is improved from mechanical damage.
  • the at least one electric motor is arranged within at least one axle tube of a chassis axle and drives the rail wheels connected to the axle tube.
  • the electric motor is advantageously protected and can not be mechanically damaged, especially in harsh environments.
  • a further embodiment provides that the electric motor is structurally adapted to the existing installation space within the axle tube.
  • At least two electric motors are arranged in a driven chassis axle.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the electric motor has a cooling concept, which is also adapted to the available space within the axle tube, wherein the cooling concept is preferably a cooling water jacket.
  • each rail rotor is associated with an electric motor.
  • each electric motor is individually controllable, whereby advantageously a single-wheel drive can be realized.
  • the electric power supply unit consists of an internal combustion engine and a generator.
  • the electric motor is designed such that a regenerative braking is possible, wherein preferably suitable storage media are installed to store the regenerative braking energy for further use.
  • suitable storage media are installed to store the regenerative braking energy for further use.
  • at least one battery is connected for emission-free working.
  • the kinetic energy is advantageously at least partially converted back into electrical energy by regenerative braking. This significantly improves the energy balance of the drive.
  • the drive for this purpose comprises a frequency converter which is able to transfer energy from the electric power supply unit to the electric motor and during braking also back into the electric power supply unit.
  • the drive comprises, preferably within the axle tube, an electronic anti-skid control associated with each rail runner.
  • anti-skid control is realized on the well-known for electric motors cascade control for torque, speed and position.
  • axle tube is telescopic.
  • Rail driving devices of two-way vehicles which should be designed to be flexible due to their field of application, can thus be adjusted according to the invention to different gauges.
  • the drive comprises a transmission, preferably with a gear stage, per electric motor.
  • a development of the invention provides that the electric motor, the axle tube, optionally a gear and / or a wheel bearing on the same suspension axle, namely the axis of rotation of the rail wheel, are arranged.
  • Two-way vehicles are used on private or public railroads, for example, for track work, catenary assembly work or other maintenance, repair and cleaning work, and in addition to their rubber tires for conventional roads on a track rolling device with rail wheels 5, which enable the vehicles to, after Extending the rail wheels 5 along the rails 8 of the rail network to be able to move.
  • the changeover to the rail operation takes place in that the rail wheels 5 are extended via actuators in the form of hydraulic or pneumatic cylinders and the vehicle is thereby raised above the rails 8, so that the road drive wheels are in the air.
  • the in Fig. 1 shown drive of the chassis includes an electric power supply unit, not shown here, an electronic control also not shown here and two electric motors 1. According to the invention for the electric motors 1 within the axle tube 2 a chassis axle 7, this driving, is arranged.
  • the electric motors 1 are structurally adapted to the available installation space within the axle tube 2, wherein each rail runner 5 is assigned an electric motor 1.
  • the drive of the chassis forms a unit of at least one supporting or depending on the version telescopic axle tube 2 and an electromotive part, here in the form of two electric motors.
  • each rail wheel 5, an electric motor 1 is assigned, according to the invention, a single wheel drive of the rail wheels 5 can be realized.
  • the drive according to the invention further comprises a gear provided on the rail wheel 5, preferably with a gear stage 3.
  • a gear provided on the rail wheel 5 preferably with a gear stage 3.
  • the power flow is preferably designed so that the vehicle weight, divided depending on the number of chassis axles 7 of the rail vehicle and load distribution of the vehicle on the housing of the axle tube 2 is introduced, with 4 the frame connection or the connection point on said housing of the axle tube 2 is shown , The force is then preferably passed through a wheel bearing 6 on the rail wheel 5.
  • the torque transmission from the electric motor 1 to the rail wheel 5 is effected as shown by the hollowed wheel bearing. 6
  • the electric motor 1, supporting axle tube 2 and gear stage 3 and / or wheel bearing 8 are arranged on the same running gear axis 7, namely the axis of rotation of the rail runner 5.
  • the object according to the invention differs in particular from the rail driving devices, in which the drive motor is connected off-center via a gear transmission stage for transmitting torque to the respective rail wheel.

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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schienenfahreinrichtung mit Schienenlaufrädern (5) für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Zweiwegefahrzeug, mit einem gegebenenfalls anhebbaren und absenkbaren für einen Betrieb auf Schienen (8) geeigneten Fahrwerk, wobei der Antrieb des Fahrwerks eine zentralen Elektroenergieversorgungseinheit, einer elektronische Steuerung und zumindest einen Elektromotor (1) für das Fahrwerk umfasst. Erfindungsgemäß ist der Elektromotor (1) innerhalb des Achsrohres (2) einer Fahrwerksachse (7), diese antreibend, angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schienenfahreinrichtung mit Schienenlaufrädern für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Zweiwegefahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zweiwegefahrzeuge, die auch als Mehrwegefahrzeuge bezeichnet werden, sind Fahrzeuge, die sowohl auf der Straße, als auch auf Gleisen fahren können.
  • Beim Fahren dieser Fahrzeuge auf den Schienen gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten.
  • Zum einen gibt es Fahrzeuge mit Schienenführungseinrichtungen. Hierbei dienen die für das Befahren der Straße vorhandenen Gummireifen auch der Fahrt auf den Schienen, jedoch sind zur Spurführung zusätzlich separate Führungsrollen vorhanden.
  • Zum anderen gibt es Fahrzeuge mit Schienenfahreinrichtungen. Hierbei fahren die vorhandenen Reifen nicht auf den Schienen. Stattdessen wird auf gesonderten Schienenlaufrädern gefahren.
  • Fahrzeuge der vorgenannten Art sind zumeist mit Spezialaufbauten versehene Bau-, Reparatur- und Wartungsfahrzeuge.
  • Es sind Fahrzeuge bekannt, bei denen über einen Nebenantrieb des Fahrzeugmotors oder eines gesonderten Aufbaumotors, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, ein hydraulischer Antrieb für die Schienenfahreinrichtung verwendet wird.
  • Aus der DE 198 44 024 A1 ist ein Zweiwegefahrzeug zur Beförderung von Personen oder Frachten, mit einem zumindest an einer Achse angetriebenen, mit bereiften Rädern versehenem Fahrwerk und einem zweiten anhebbaren und absenkbaren für einen Schienenbetrieb geeigneten Fahrwerk, die getrennt voneinander antreibbar sind, bekannt. Der Antrieb der beiden Fahrwerke besteht aus einer zentralen Elektroenergieversorgungseinheit, einer elektronischen Steuerung und zumindest einem Elektromotor für jedes der beiden Fahrwerke. Die von der zentralen Elektroenergieversorgungseinheit zur Verfügung gestellte Elektroenergie gelangt über die elektronische Steuerung zu zumindest einem Elektromotor, der an jeweils einem der beiden Fahrwerke vorhanden ist und dessen Antrieb realisiert, wobei diese Elektromotoren unabhängig voneinander mit Elektroenergie versorgt und elektronisch gesteuert werden können. Die Elektromotore sind hierbei an der angetriebenen Fahrwerksachse angeordnet.
  • Es hat sich gezeigt, dass eine solche Antriebslösung sehr anfällig gegen Beschädigung von außen, insbesondere durch Steinschlag, besonderes in rauer Baustellenumgebung ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Schienenfahreinrichtung eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Zweiwegefahrzeugs, mit zumindest einem Elektromotor derart weiterzuentwickeln, dass der Schutz des Elektromotors vor mechanischer Beschädigung verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist bei einer Schienenfahreinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der zumindest einen Elektromotor innerhalb zumindest eines Achsrohres einer Fahrwerksachse angeordnet und treibt die mit dem Achsrohr verbundenen Schienenlaufräder an.
  • Dadurch ist der Elektromotor vorteilhaft geschützt angeordnet und kann insbesondere in rauer Umgebung nicht mechanisch beschädigt werden.
  • Im Vergleich mit einem hydraulischen Antrieb ist die Umwelt außerdem zu keiner Zeit gefährdet. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn es bei dem bekannten hydraulischen Antrieb zu einem Ölunfall kommen würde.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Elektromotor konstruktiv dem vorhandenen Bauraum innerhalb des Achsrohrs angepasst ist.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass mindestens zwei Elektromotoren in einer angetriebenen Fahrwerksachse angeordnet sind.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Elektromotor ein Kühlkonzept aufweist, das ebenfalls dem vorhandenen Bauraum innerhalb des Achsrohrs angepasst ist, wobei das Kühlkonzept vorzugsweise ein Kühlwassermantel ist.
  • Zweckmäßigerweise ist jedem Schienenlaufrad ein Elektromotor zugeordnet.
  • Vorzugsweise ist jeder Elektromotor einzeln steuerbar, wodurch vorteilhaft ein Einzelradantrieb realisiert werden kann.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Elektroenergieversorgungseinheit aus einer Verbrennungskraftmaschine und einem Generator besteht.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass der Elektromotor derart ausgebildet ist, dass eine generatorische Bremsung möglich ist, wobei vorzugsweise geeignete Speichermedien installiert sind, um die generatorisch erzeugte Bremsenergie zur weiteren Verwendung zu speichern. Vorzugsweise ist für ein emissionsfreies Arbeiten wenigsten ein Akku angeschlossen.
  • Bei einem Antrieb mittels Elektromotor wird die Bewegungsenergie vorteilhaft durch eine generatorische Bremsung zumindest anteilig wieder in elektrische Energie umgewandelt. Dadurch wird die Energiebilanz des Antriebs deutlich verbessert.
  • Zweckmäßigerweise umfasst der Antrieb hierzu einen Frequenzumrichter, der in der Lage ist, Energie von der Elektroenergieversorgungseinheit zum Elektromotor und beim Bremsen auch zurück in die Elektroenergieversorgungseinheit zu übertragen.
  • Vorzugsweise umfasst der Antrieb, vorzugsweise innerhalb des Achsrohrs, eine jedem Schienenlaufrad zugeordnete elektronische Gleitschutzregelung.
  • Durch diese Gleitschutzregelung kann im Gegensatz zum hydraulischen Antrieb dynamischer ein Blockieren der Schienenräder verhindert werden.
  • Erfindungsgemäß wird Gleitschutzregelung über die für Elektromotoren bekannte Kaskadenregelung für Drehmoment, Drehzahl und Lage realisiert.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Achsrohr teleskopierbar ist.
  • Schienenfahreinrichtungen von Zweiwegefahrzeugen, die aufgrund ihres Einsatzbereiches flexibel ausgebildet sein sollen, können so erfindungsgemäß auch auf verschiedene Spurweiten eingestellt werden.
  • Zweckmäßigerweise umfasst der Antrieb ein Getriebe, vorzugsweise mit einer Getriebestufe, pro Elektromotor.
  • Dadurch wird eine Drehmomenterhöhung am Schienenlaufrad ermöglicht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Elektromotor, das Achsrohr, gegebenenfalls ein Getriebe und/oder eine Radlagerung auf derselben Fahrwerksachse, nämlich der Rotationsachse des Schienenlaufrads, angeordnet sind.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Fahrwerksachse einer Schienenfahreinrichtung im Längsschnitt.
  • Zweiwegefahrzeuge werden auf privaten oder öffentlichen Schienennetzen beispielsweise für Gleisarbeiten, Oberleitungsmontagearbeiten oder andere Wartungs-, Reparatur- und Reinigungsarbeiten eingesetzt, und weisen zusätzlich zu ihrer Gummibereifung für herkömmliche Straßen eine Schienenfahreinrichtung mit Schienenlaufrädern 5 auf, welche die Fahrzeuge dazu in die Lage versetzen, sich nach Ausfahren der Schienenlaufräder 5 entlang der Schienen 8 des Schienennetzes fortbewegen zu können. Üblicherweise erfolgt die Umstellung auf den Schienenbetrieb dadurch, dass die Schienenlaufräder 5 über Betätigungseinrichtungen in Form von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern ausgefahren werden und das Fahrzeug hierdurch über die Schienen 8 angehoben wird, so dass sich die Straßenantriebsräder in der Luft befinden.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Antrieb des Fahrwerks umfasst eine hier nicht dargestellte Elektroenergieversorgungseinheit, eine hier ebenfalls nicht dargestellte elektronische Steuerung und zwei Elektromotoren 1. Erfindungsgemäß für sind die Elektromotoren 1 innerhalb des Achsrohres 2 einer Fahrwerksachse 7, diese antreibend, angeordnet ist.
  • Wie deutlich zu erkennen, sind die Elektromotoren 1 konstruktiv dem vorhandenen Bauraum innerhalb des Achsrohrs 2 angepasst, wobei jeden Schienlaufrad 5 ein Elektromotor 1 zugeordnet ist.
  • Der Antrieb des Fahrwerks bildet eine Einheit aus mindestens einem tragenden oder je nach Ausführung teleskopierbaren Achsrohr 2 und einem elektromotorischen Teil, hier in Form der beiden Elektromotoren 1.
  • Zwar ist in Fig. 1 nur ein Achsrohr 2 eines Fahrwerks einer Schienenfahreinrichtung dargestellt, der elektromotorische Antrieb der Schienenräder 5 kann aber auch in mehreren tragenden Achsrohren 2 des Fahrwerks der Schienenfahreinrichtung integriert sein. Das tragende oder je nach Ausführung teleskopierbare Achsrohr 2 bleibt hierbei erfindungsgemäß in seinen Dimensionen erhalten.
  • Sofern, wie hier dargestellt, jedem Schienlaufrad 5 ein Elektromotor 1 zugeordnet ist, kann erfindungsgemäß auch ein Einzelradantrieb der Schienenlaufräder 5 realisiert werden.
  • Der erfindungsgemäße Antrieb umfasst weiterhin ein am Schienenlaufrad 5 vorgesehenes Getriebe, vorzugsweise mit einer Getriebestufe 3. Dadurch kann eine Drehmomenterhöhung des Schienenlaufrads 5 erreicht werden.
  • Der Kraftfluss ist vorzugsweise so gestaltet, dass das Fahrzeuggewicht, aufgeteilt je nach Anzahl der Fahrwerksachsen 7 der Schienenfahreinrichtung und Lastverteilung des Fahrzeuges, am Gehäuse des Achsrohres 2 eingeleitet wird, wobei mit 4 die Rahmenanbindung bzw. die Anbindungsstelle am besagten Gehäuse des Achsrohres 2 dargestellt ist. Die Kraft wird dann vorzugsweise über eine Radlagerung 6 auf das Schienenlaufrad 5 geleitet.
  • Die Drehmomentübertragung vom Elektromotor 1 zum Schienenlaufrad 5 erfolgt wie dargestellt durch die hohlgebohrte Radlagerung 6.
  • Erfindungsgemäß sind Elektromotor 1, tragendes Achsrohr 2 und Getriebestufe 3 und/oder Radlagerung 8 auf derselben Fahrwerksachse 7, nämlich der Rotationsachse des Schienlaufrades 5, angeordnet.
  • Dadurch unterscheidet sich der erfindungsgemäße Gegenstand insbesondere von den Schienenfahreinrichtungen, bei denen der Antriebsmotor außermittig über eine Zahnradgetriebestufe zur Drehmomentübertragung an das jeweilige Schienenlaufrad angeschlossen ist.
    • Bezugszeichenliste (ist Teil der Beschreibung)
    • 1
    Elektromotor
    2
    Achsrohr
    3
    Getriebe
    4
    Rahmenanbindung
    5
    Schienenlaufrad
    6
    Radlagerung
    7
    Fahrwerksachse
    8
    Schiene

Claims (13)

  1. Schienenfahreinrichtung mit Schienenlaufrädern (5) für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Zweiwegefahrzeug, mit einem gegebenenfalls anhebbaren und absenkbaren für einen Betrieb auf Schienen (8) geeigneten Fahrwerk, wobei der Antrieb des Fahrwerks eine zentralen Elektroenergieversorgungseinheit, einer elektronische Steuerung und zumindest einen Elektromotor (1) für das Fahrwerk umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Elektromotor (1) innerhalb zumindest eines Achsrohres (2) einer Fahrwerksachse (7) angeordnet und die mit dem Achsrohr (2) verbundenen Schienenlaufräder (5) antreibt.
  2. Schienenfahreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) konstruktiv dem vorhandenen Bauraum innerhalb des Achsrohrs (2) angepasst ist.
  3. Schienenfahreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Elektromotoren (1) in dem vorhandenen Bauraum innerhalb des Achsrohrs (2) angeordnet sind.
  4. Schienenfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) ein Kühlkonzept aufweist, das ebenfalls dem vorhandenen Bauraum innerhalb des Achsrohrs (2) angepasst ist, wobei das Kühlkonzept vorzugsweise ein Kühlwassermantel ist.
  5. Schienenfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schienenlaufrad (5) ein Elektromotor (1) zugeordnet ist.
  6. Schienenfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Elektromotor (1) einzeln steuerbar ist.
  7. Schienenfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroenergieversorgungseinheit aus einer Verbrennungskraftmaschine und einem Generator besteht.
  8. Schienenfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) derart ausgebildet ist, dass eine generatorische Bremsung möglich ist, wobei vorzugsweise geeignete Speichermedien installiert sind, um die generatorisch erzeugte Bremsenergie zur weiteren Verwendung zu speichern.
  9. Schienenfahreinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Speichermedium wenigstens ein Akku angeschlossen ist.
  10. Schienenfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb mindestens eine Gleitschutzregelung umfasst.
  11. Schienenfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsrohr (2) teleskopierbar ist.
  12. Schienenfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein Getriebe, vorzugsweise mit einer Getriebestufe (3), pro Elektromotor (1) umfasst.
  13. Schienenfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1), das Achsrohr (2), gegebenenfalls ein Getriebe (3) und/oder eine Radlagerung (6) auf derselben Fahrwerksachse (7), nämlich der Rotationsachse des Schienenlaufrads (5), angeordnet sind.
EP20080018454 2008-01-17 2008-10-22 Schienenfahreinrichtung Withdrawn EP2080647A2 (de)

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